1、 第一部分 邊坡工程概述 第二部分 邊坡穩(wěn)定性分析評價簡介 第三部分邊坡防護與處治 第四部分 邊坡工程監(jiān)測第一部分 邊坡工程概述 一、基本概念 1、術(shù)語 邊坡邊坡是指地表面一切具有傾向臨空面的地質(zhì)體，是廣泛分布于地表的一種地貌景觀。峰巒起伏的山川大地，有千變?nèi)f化的邊坡所顯現(xiàn)；蜿蜒曲折的河流湖泊，有水上和水下的邊坡所約束。 邊坡工程邊坡工程是巖土工程的重要組成部分。邊坡的工作狀況直接或間接地影響工程建筑物的穩(wěn)定和安全，尤其是道路邊坡，直接危及道路運營的車輛和人員安全性。第一部分 邊坡工程概述 邊坡工程研究的理論基礎(chǔ)需要多種學(xué)科的相互結(jié)合、相互滲透，不僅包括工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)

2、，還應(yīng)結(jié)合計算機仿真技術(shù)、巖土工程測試技術(shù)等手段。經(jīng)過100多年的研究和發(fā)展，從邊坡的規(guī)律性分析，到邊坡的變形破壞機制的研究，以及邊坡穩(wěn)定性評價和預(yù)測預(yù)報，均取得了令人矚目的成果，已初步形成邊坡工程獨立的學(xué)科體系。這一體系應(yīng)包括四大部分： 邊坡（或滑坡）的區(qū)域分布規(guī)律性研究； 邊坡的變形破壞機制研究； 邊坡的穩(wěn)定性評價和預(yù)測預(yù)報； 邊坡工程治理。 由于邊坡與滑坡成因、滑面形成、失穩(wěn)機理、穩(wěn)定分析方法及其防治措施等不同而形成了兩種不同的防治工程，可稱為邊坡工程與滑坡工程。 邊坡是指由于工程行為而人工開挖或填筑的斜坡，坡體中滑面是新形成的，開挖與填筑前沒有變形與滑動跡象。 滑坡多數(shù)指山于自然因素而

3、引起坡體變形或滑動的自然斜坡，坡體中的滑面是自然存在的，坡體正處于蠕動變形或滑動階段，坡體有變形或滑動跡象，少數(shù)滑坡指工程開挖形成的斜坡。第一部分 邊坡工程概述2.邊坡與滑坡？通常，邊坡與滑坡沒有非常嚴(yán)格的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)，通常可按下述特征來進行綜合區(qū)別:(1)邊坡指由工程原因開挖或填筑的人工斜坡;而滑坡指由于自然原因正在蠕動滑動的自然斜坡；(2)邊坡在工程開挖與填筑前坡體內(nèi)不存在滑面，但可以存在未曾滑動的構(gòu)造面。開挖前坡體無蠕動或滑動跡象；滑坡在坡體內(nèi)存在天然的滑面，坡體已有蠕動或滑動跡象。(3)當(dāng)人工斜坡內(nèi)存在天然的滑面或引發(fā)古老滑坡滑面復(fù)活時，稱為工程滑坡。反之，當(dāng)天然斜坡危及工程安全而需治理時

4、則稱為自然邊坡。第一部分 邊坡工程概述邊坡與滑坡的區(qū)別在于：邊坡與滑坡的區(qū)別在于：（1 1）邊坡邊坡是涉及工程建設(shè)中的人工斜坡，即是涉及工程建設(shè)中的人工斜坡，即使是自然邊坡也必須與使是自然邊坡也必須與工程建設(shè)工程建設(shè)有關(guān)；有關(guān)； 滑坡滑坡通常是由自然原因引發(fā)的自然斜坡，通常是由自然原因引發(fā)的自然斜坡，只有工程滑坡才與只有工程滑坡才與工程建設(shè)工程建設(shè)有關(guān)；有關(guān)；（2 2）邊坡邊坡坡體的滑動面是由于人工開挖與填坡體的滑動面是由于人工開挖與填筑后才形成的，原先并不存在，且坡體無筑后才形成的，原先并不存在，且坡體無蠕動蠕動與與滑動滑動的跡象；的跡象； 滑坡滑坡具有自然的具有自然的滑面滑面，且坡體有，且

5、坡體有蠕動蠕動與與滑動滑動等現(xiàn)象。等現(xiàn)象。第一部分 邊坡工程概述3. 3. 滑坡的危害滑坡的危害 滑坡是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害，對人類的生命則滑坡是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害，對人類的生命則產(chǎn)帶來重大威脅。例如滑坡可導(dǎo)致交通中斷，河道產(chǎn)帶來重大威脅。例如滑坡可導(dǎo)致交通中斷，河道堵塞，廠礦城鎮(zhèn)被掩埋，工程建設(shè)受阻。堵塞，廠礦城鎮(zhèn)被掩埋，工程建設(shè)受阻。 我國日前正處于經(jīng)濟建設(shè)高速發(fā)展的時期。滑我國日前正處于經(jīng)濟建設(shè)高速發(fā)展的時期。滑坡給水利、鐵路、公路、礦山建設(shè)帶來巨大損失。坡給水利、鐵路、公路、礦山建設(shè)帶來巨大損失。 滑坡可以發(fā)生在土質(zhì)邊坡，也可能發(fā)生在巖質(zhì)邊坡滑坡可以發(fā)生在土質(zhì)邊坡，也可能發(fā)生在巖質(zhì)邊坡。

6、發(fā)生于土質(zhì)邊坡的形態(tài)通常比較單一，基本上以剪發(fā)生于土質(zhì)邊坡的形態(tài)通常比較單一，基本上以剪切破壞為主，滑裂面為圓弧型或圓弧與夾泥層的組切破壞為主，滑裂面為圓弧型或圓弧與夾泥層的組合型。合型。第一部分 邊坡工程概述第一部分 邊坡工程概述二、二、 邊坡工程的分類邊坡工程的分類1. 1. 邊坡的組成邊坡的組成第一部分 邊坡工程概述 關(guān)于邊坡的分類，在國內(nèi)至今還沒有一個公認(rèn)關(guān)于邊坡的分類，在國內(nèi)至今還沒有一個公認(rèn)的統(tǒng)一分類方法，一般情況下有以下幾種分類方式的統(tǒng)一分類方法，一般情況下有以下幾種分類方式: :邊坡分類邊坡分類按按巖性巖性不同不同地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境與與人工改造的程度人工改造的程度按邊坡按邊坡高度

7、高度按按變形變形情況情況 按邊坡按邊坡坡度坡度 第一部分 邊坡工程概述1. 1. 按按巖性巖性不同分類不同分類根據(jù)巖性不同，邊坡可分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡。根據(jù)巖性不同，邊坡可分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡。2. 2. 按按地質(zhì)環(huán)境與人工改造地質(zhì)環(huán)境與人工改造的程度分類的程度分類可以分為自然邊坡和人工邊坡。可以分為自然邊坡和人工邊坡。3. 3. 按邊坡按邊坡高度高度不同分類不同分類 按邊坡高低可分為超高邊坡、高邊坡、中邊坡和低邊按邊坡高低可分為超高邊坡、高邊坡、中邊坡和低邊坡坡4 4類。類。4. 4. 按邊坡按邊坡坡度坡度不同分類不同分類 按邊坡坡度可分為微斜邊坡、平緩邊坡、陡坡、急坡、按邊坡坡度可分為

8、微斜邊坡、平緩邊坡、陡坡、急坡、懸坡、倒坡懸坡、倒坡6 6種類型種類型。5. 5. 按按變形變形情況不同分類情況不同分類 未變形邊坡：邊坡巖體未發(fā)生位移變形。未變形邊坡：邊坡巖體未發(fā)生位移變形。 變形邊坡：邊坡巖體曾發(fā)生位移變形。變形邊坡：邊坡巖體曾發(fā)生位移變形。第一部分 邊坡工程概述第一部分 邊坡工程概述三、邊坡破壞的特征三、邊坡破壞的特征（1）破壞形式）破壞形式 崩塌崩塌落石落石 坍塌坍塌滑塌滑塌錯落錯落 傾倒傾倒 破壞形式破壞形式第一部分 邊坡工程概述 崩塌崩塌，是陡坡上的巨大巖體或土體，在重力和，是陡坡上的巨大巖體或土體，在重力和其他外力作用下，突然向下崩落的現(xiàn)象。崩塌過程其他外力作用

9、下，突然向下崩落的現(xiàn)象。崩塌過程中巖體中巖體(或土體或土體)猛烈地翻滾、跳躍、互相撞擊，最猛烈地翻滾、跳躍、互相撞擊，最后堆于坡腳，原巖體后堆于坡腳，原巖體(或土體或土體)結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)承破壞。結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)承破壞。 崩塌形成條件:1. 地形4502. 脆性巖石或上硬下軟3. 高陡裂隙崩塌形成機理示意圖第一部分 邊坡工程概述 坍塌坍塌，是上層、堆積層或風(fēng)化破碎巖層斜坡，是上層、堆積層或風(fēng)化破碎巖層斜坡，由于土壤中水和裂隙水的作用、河流沖刷或人工開由于土壤中水和裂隙水的作用、河流沖刷或人工開挖坡陡于巖體自身強度所能保持的坡度而產(chǎn)生逐層挖坡陡于巖體自身強度所能保持的坡度而產(chǎn)生逐層塌落的變形現(xiàn)象。這是一種非

10、常普遍的現(xiàn)象，一直塌落的變形現(xiàn)象。這是一種非常普遍的現(xiàn)象，一直塌到巖土體自身的穩(wěn)定角時方可自行穩(wěn)定。塌到巖土體自身的穩(wěn)定角時方可自行穩(wěn)定。第一部分 邊坡工程概述 滑塌滑塌，是斜坡上的巖體或土體，在重力和其他，是斜坡上的巖體或土體，在重力和其他外力作用下，沿坡體內(nèi)新形成的滑面整體向下以水外力作用下，沿坡體內(nèi)新形成的滑面整體向下以水平滑移為主的現(xiàn)象。它與坡體滑坡十分類似，滑坡平滑移為主的現(xiàn)象。它與坡體滑坡十分類似，滑坡是沿坡體內(nèi)一定的軟弱面（或帶是沿坡體內(nèi)一定的軟弱面（或帶)整體向下滑動。整體向下滑動。GZ40GZ40陜西省勉縣寧強高速公路陜西省勉縣寧強高速公路K31+300K31+300高邊坡在

11、施工中發(fā)生滑塌高邊坡在施工中發(fā)生滑塌第一部分 邊坡工程概述 傾倒傾倒，是陡傾的巖體山于卸荷回彈和其他外力，是陡傾的巖體山于卸荷回彈和其他外力作用，繞其底部某點向臨空方向傾倒的現(xiàn)象，它可作用，繞其底部某點向臨空方向傾倒的現(xiàn)象，它可以轉(zhuǎn)化為崩塌或滑塌，也可停止在傾倒變形階段。以轉(zhuǎn)化為崩塌或滑塌，也可停止在傾倒變形階段。 錯落錯落，是被陡傾的構(gòu)造面與后部完整巖體分開，是被陡傾的構(gòu)造面與后部完整巖體分開的較破碎土體，因坡腳受沖刷或人工開挖和震動影的較破碎土體，因坡腳受沖刷或人工開挖和震動影響，下伏軟弱層不足以承受上部巖體壓力而被壓縮，響，下伏軟弱層不足以承受上部巖體壓力而被壓縮，引起坡體以垂直下錯為主

12、的變形現(xiàn)象。引起坡體以垂直下錯為主的變形現(xiàn)象。 落石落石，是指破碎且節(jié)理裂隙發(fā)育硬質(zhì)巖斜坡，是指破碎且節(jié)理裂隙發(fā)育硬質(zhì)巖斜坡，軟、硬巖土層和斷層破碎影響帶巖塊逐漸松動、墜軟、硬巖土層和斷層破碎影響帶巖塊逐漸松動、墜落現(xiàn)象，及大型危巖倒塌、墜落，統(tǒng)稱危崖落石。落現(xiàn)象，及大型危巖倒塌、墜落，統(tǒng)稱危崖落石。第一部分 邊坡工程概述四、邊坡工程的研究意義四、邊坡工程的研究意義（1）明確發(fā)生自然滑坡的條件，了解人工修筑的）明確發(fā)生自然滑坡的條件，了解人工修筑的工程邊坡所處的安全性環(huán)境；工程邊坡所處的安全性環(huán)境；（2）防治工程滑坡的發(fā)生和發(fā)展；）防治工程滑坡的發(fā)生和發(fā)展；（3）明確工程邊坡的計算方法和穩(wěn)定分

13、析方法；）明確工程邊坡的計算方法和穩(wěn)定分析方法；（4）了解工程邊坡的加固方法和監(jiān)測手段，為實）了解工程邊坡的加固方法和監(jiān)測手段，為實際工程提供理論支持。際工程提供理論支持。第一部分 邊坡工程概述 一、一、 概概 述述邊坡穩(wěn)定性分析：邊坡穩(wěn)定性分析：衡量、判定邊坡的穩(wěn)定程度。衡量、判定邊坡的穩(wěn)定程度。一般來說，如果邊坡土一般來說，如果邊坡土( (巖巖) )體內(nèi)部某一個面上的滑動力超過了土體內(nèi)部某一個面上的滑動力超過了土( (巖巖) )體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即失去穩(wěn)定失去穩(wěn)定；如果滑動力小；如果滑動力小于抵抗力，則認(rèn)為邊坡是于抵抗力，則認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定

14、的穩(wěn)定的。在工程設(shè)計中，判斷邊坡穩(wěn)定性的大小習(xí)慣上采用邊坡穩(wěn)定安全系在工程設(shè)計中，判斷邊坡穩(wěn)定性的大小習(xí)慣上采用邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)來衡量。數(shù)來衡量。19551955年，年，畢肖普畢肖普(A.W.Bishop)(A.W.Bishop)明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義：的定義： (2.1)(2.1) 式中：式中： 沿整個滑裂面上的平均抗剪強度；沿整個滑裂面上的平均抗剪強度； 沿整個滑裂面上的平均剪應(yīng)力；沿整個滑裂面上的平均剪應(yīng)力； 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。 按照上述邊坡穩(wěn)定性概念，顯然，按照上述邊坡穩(wěn)定性概念，顯然， 11，土坡穩(wěn)定；，土坡穩(wěn)定； 155時，就會使求出的

15、時，就會使求出的F Fs s值產(chǎn)生較大誤差，此時應(yīng)考慮值產(chǎn)生較大誤差，此時應(yīng)考慮X Xi i的影響或采用別的計算方法。的影響或采用別的計算方法。(2)(2)由于畢肖普法計入了土條間作用力的影響，由于畢肖普法計入了土條間作用力的影響，多數(shù)情況下求得的多數(shù)情況下求得的F Fs s值值較瑞典法為大較瑞典法為大，一般來說，瑞典法簡單，但偏于安全；畢肖普法較接，一般來說，瑞典法簡單，但偏于安全；畢肖普法較接近實際，求得的近實際，求得的F Fs s值較高，似可節(jié)省工程造價。兩種方法的設(shè)計計算值較高，似可節(jié)省工程造價。兩種方法的設(shè)計計算國內(nèi)外都積累了大量經(jīng)驗，在設(shè)計準(zhǔn)則及安全系數(shù)的確定上兩者是有國內(nèi)外都積累

16、了大量經(jīng)驗，在設(shè)計準(zhǔn)則及安全系數(shù)的確定上兩者是有差別的，差別的，設(shè)計時應(yīng)注意計算方法和相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則的一致，更不可張設(shè)計時應(yīng)注意計算方法和相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則的一致，更不可張冠李戴冠李戴。i2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (5/6)(5/6)簡化簡化BishopBishop方法的特點方法的特點(1) (1) 假設(shè)條塊間作用力只有法向力沒有切向力；假設(shè)條塊間作用力只有法向力沒有切向力；(2) (2) 滿足滑動土體整體力矩平衡條件；滿足滑動土體整體力矩平衡條件；(3)(3) 滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條 塊的力矩平衡條件；塊的力矩

17、平衡條件；(4) (4) 滿足極限平衡條件；滿足極限平衡條件；(5) (5) 得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點。得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點。2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (6/6)(6/6) 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法又稱為又稱為折線法、傳遞折線法、傳遞系數(shù)法系數(shù)法，是驗算山區(qū)土層，是驗算山區(qū)土層沿著巖面滑動最常用的邊坡穩(wěn)定驗算法沿著巖面滑動最常用的邊坡穩(wěn)定驗算法. . 基本假定基本假定: : 每個分條范圍內(nèi)的滑動面每個分條范圍內(nèi)的滑動面為一直線段，即整個滑體是沿著折線為一直線段，即整個滑體是沿著折線進行滑動。進行邊坡穩(wěn)定驗算時，可根據(jù)巖面的實際情況，分

18、割進行滑動。進行邊坡穩(wěn)定驗算時，可根據(jù)巖面的實際情況，分割成若干直線段，每個直線段則成為一分條。成若干直線段，每個直線段則成為一分條。 分條間的反力分條間的反力平行于該分條的滑動面，且平行于該分條的滑動面，且作用點作用點在分隔面的中在分隔面的中央。如第央。如第i i 塊與下面塊與下面i+1i+1塊間的反力塊間的反力p pi i，平行于第，平行于第i i 塊的滑動面。塊的滑動面。七七 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(1/5)(1/5)穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算: : 在滑體中取第在滑體中取第i i塊土條，如圖塊土條，如圖2.92.9所示，所示， 假定假定第第i-1i-1塊土條傳來的推力塊土條傳來的推

19、力P Pi-1i-1的方的方 向平于第向平于第i-1i-1塊土條的底滑面，而第塊土條的底滑面，而第I I 塊土條傳送給第塊土條傳送給第i+1i+1塊土條的推力塊土條的推力P Pi i平平 行于第行于第i i塊土條的底滑面。即是說，假塊土條的底滑面。即是說，假 定每一分界上推力的方向平行于上一定每一分界上推力的方向平行于上一 土條的底滑面，第土條的底滑面，第i i塊土條承受的各種塊土條承受的各種 作用力示于右上圖中。作用力示于右上圖中。將各作用力投影將各作用力投影 到底滑面上到底滑面上，其平衡方程如下：，其平衡方程如下： 上式中第上式中第1 1項表示本土條的項表示本土條的下滑力下滑力，第，第2

20、2項表示土條的項表示土條的抗滑力抗滑力，第，第3 3項表示上一土條傳下來的不平衡下滑力的影響，稱為項表示上一土條傳下來的不平衡下滑力的影響，稱為傳遞系數(shù)。傳遞系數(shù)。111cossiniiiiiisF11cossinsincosiii iiiii iiiiiiiissWulQtgclPWQPFF2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(2/5)(2/5) 在進行計算分析時，需利用上式進行在進行計算分析時，需利用上式進行試算試算。即即假定一個假定一個F Fs s值，從值，從邊坡邊坡頂頂部第部第1 1塊土條算起求出它的不平衡下滑力塊土條算起求出它的不平衡下滑力P P1 1( (求求P P1

21、1時，式中時，式中右端第右端第3 3項為零項為零) )，即為第，即為第1 1和第和第2 2塊土條之間的推力。再計算第塊土條之間的推力。再計算第2 2塊土條在原有荷載和塊土條在原有荷載和P P1 1作用下的不平衡下滑力作用下的不平衡下滑力P P2 2，作為第，作為第2 2塊土塊土條與第條與第3 3塊土條之間的推力。依此計算到第塊土條之間的推力。依此計算到第n n塊塊( (最后一塊最后一塊) )，如果如果該塊土條在原有荷載及推力該塊土條在原有荷載及推力P Pn-1n-1作用下，求得的推力作用下，求得的推力P Pn n剛好為零，剛好為零，則所設(shè)的則所設(shè)的F Fs s即為所求的安全系數(shù)。即為所求的安全

22、系數(shù)。如如P Pn n不為零，則重新設(shè)定不為零，則重新設(shè)定F Fs s值，值，按上述步驟重新計算，按上述步驟重新計算，直到滿足直到滿足P Pn n=0=0的條件為止。的條件為止。 一般可取一般可取3 3個個F Fs s同時試算，求出對應(yīng)的同時試算，求出對應(yīng)的3 3個個P Pn n值，作出值，作出P Pn nF Fs s曲線，曲線，從曲線上找出從曲線上找出P Pn n=0=0時的時的F Fs s值，該值，該F Fs s值即為所求。值即為所求。11cossinsincosiii iiiii iiiiiiiissWulQtgclPWQPFF111cossiniiiiiisF2.7 2.7 不平衡推力

23、傳遞法不平衡推力傳遞法(3/5)(3/5) 為了使計算工作更加簡化，在工程單位常采用快捷的為了使計算工作更加簡化，在工程單位常采用快捷的簡化方法：簡化方法：即對每一塊土條用下式計算即對每一塊土條用下式計算不平衡下滑力不平衡下滑力： 不平衡下滑力不平衡下滑力= =下滑力下滑力Fs-Fs-抗滑力抗滑力 由此，可改寫為：由此，可改寫為： 上式中，傳遞系數(shù)改用下式計算上式中，傳遞系數(shù)改用下式計算 求解求解FsFs的條件仍是的條件仍是P Pn n=0=0。由此可得出一個含。由此可得出一個含F(xiàn) Fs s的一次方程，故的一次方程，故可可以直接算出以直接算出F Fs s而不用試算而不用試算。所得結(jié)果與前述復(fù)雜

24、的試算方法有時。所得結(jié)果與前述復(fù)雜的試算方法有時相差不大，但計算卻大為簡化了。相差不大，但計算卻大為簡化了。11sincoscossinisiiiii iiiiii iiiiP F WQclWQul tgP111cossiniiiiiitg2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(4/5)(4/5) 優(yōu)點：優(yōu)點：傳遞系數(shù)法能夠計及土條界面上剪力的影響，計傳遞系數(shù)法能夠計及土條界面上剪力的影響，計算也不繁雜，具有適用而又方便的優(yōu)點，在我國的鐵道部門算也不繁雜，具有適用而又方便的優(yōu)點，在我國的鐵道部門得到廣泛采用。得到廣泛采用。 不足：不足：但傳遞系數(shù)法中但傳遞系數(shù)法中P Pi i的方向被

25、硬性規(guī)定為與上分塊土的方向被硬性規(guī)定為與上分塊土條的底滑面條的底滑面( (底坡底坡) )平行，所以有時會出現(xiàn)矛盾，當(dāng)平行，所以有時會出現(xiàn)矛盾，當(dāng)較大時，較大時，求出的求出的F Fs s可能小于可能小于l l。同時，本法只考慮了力的平衡，對力矩。同時，本法只考慮了力的平衡，對力矩平衡沒有考慮，這也存在不足。平衡沒有考慮，這也存在不足。 盡管如此，傳遞系數(shù)法因為計算簡捷，在很多實際工程問題盡管如此，傳遞系數(shù)法因為計算簡捷，在很多實際工程問題中，大部分滑裂面都較為平緩，對應(yīng)垂直分界面上的中，大部分滑裂面都較為平緩，對應(yīng)垂直分界面上的c c、值也相對較大，基本上能滿足要求值也相對較大，基本上能滿足要求

26、, ,對對FsFs影響不大。所以，影響不大。所以，該方法還是為廣大工程技術(shù)人員所樂于采用。該方法還是為廣大工程技術(shù)人員所樂于采用。2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(5/5)(5/5)簡布簡布(Janbu)(Janbu)法又稱法又稱普遍條分法普遍條分法，它適用于任意形狀的滑，它適用于任意形狀的滑裂面。裂面。對于松散均質(zhì)的邊坡，由于受基巖面的限制常產(chǎn)生兩端為對于松散均質(zhì)的邊坡，由于受基巖面的限制常產(chǎn)生兩端為圓弧、中間為平面或折線的復(fù)合滑動面，可用圓弧、中間為平面或折線的復(fù)合滑動面，可用JanbuJanbu法分法分析其穩(wěn)定性析其穩(wěn)定性 推力線推力線: :土條間作用力的合力作用點連線土

27、條間作用力的合力作用點連線, ,如下圖所示如下圖所示. .八八 JanbuJanbu條分法條分法（1/91/9） 1. 1. 基本假設(shè)：基本假設(shè)： (1)(1)假定邊坡穩(wěn)定為平面應(yīng)變問題；假定邊坡穩(wěn)定為平面應(yīng)變問題； (2)(2)假定整個滑裂面上的穩(wěn)定安全系數(shù)是一樣的，可用式假定整個滑裂面上的穩(wěn)定安全系數(shù)是一樣的，可用式表達；表達； (3)(3)假定土條上所有垂直荷載的合力假定土條上所有垂直荷載的合力W W作用線和滑裂面的交點與作用線和滑裂面的交點與N N的作用點為條塊底面的中點；的作用點為條塊底面的中點；(4)(4)假定已知推力線的位置假定已知推力線的位置，即簡單地假定土條側(cè)面推力成直線，即

28、簡單地假定土條側(cè)面推力成直線分布，如果坡面有超載，側(cè)面推力成梯形分布，推力線應(yīng)通過分布，如果坡面有超載，側(cè)面推力成梯形分布，推力線應(yīng)通過梯形的形心；如果無超載，梯形的形心；如果無超載，推力線應(yīng)選在土條下三分點附近推力線應(yīng)選在土條下三分點附近，對非粘性土對非粘性土(c=0)(c=0)可在三分點處，對粘性土可在三分點處，對粘性土(c0)(c0)，可選在，可選在三分點以上三分點以上( (被動情況被動情況) )或選在三分點以下或選在三分點以下( (主動情況主動情況) )。fSF2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（2/92/9）JanbuJanbu法力學(xué)模型法力學(xué)模型2.8 Janbu2.

29、8 Janbu條分法條分法（3/93/9）普遍條分法的特點普遍條分法的特點:假定條塊間的水平作用力的位置。在這一假定條塊間的水平作用力的位置。在這一前提下，每個條塊都滿足全部前提下，每個條塊都滿足全部靜力平衡條件靜力平衡條件和和極限平衡條件極限平衡條件，滑動體的滑動體的整體力矩平衡條件得到了滿足整體力矩平衡條件得到了滿足，而且適用于任何滑動，而且適用于任何滑動面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。iWiiNiTABCOiiWiiiHHH 1iiiiiPPP 1iN)tan(1iiiisiNlcFTiXiO1iP1iHiPiH1ihihihiNiTiW2.8 Janbu

30、2.8 Janbu條分法條分法（4/94/9）根據(jù)豎向力平衡關(guān)系根據(jù)豎向力平衡關(guān)系 0zFiiiiiiTNHWsincosiiiiiiTHWNsincos根據(jù)水平向力平衡關(guān)系根據(jù)水平向力平衡關(guān)系 0 xFiiiiiNTPsincosiWiiiHHH1iiiiiPPP1iN)tan(1iiiisiNlcFTiiiiiiiiiiiiiiiiHWTTHWTPtan)(cossincossincossincos2根據(jù)極限平衡條件根據(jù)極限平衡條件)tan(1iiiisiNlcFT2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（5/95/9）由上式整理得到由上式整理得到siiiiiiiisiFHWlcF

31、Ttantan1tan)(cos11上式代入前面上式代入前面 計算式計算式iPiiiiiiiiisiiisiHWHWlcFFPtan)(tan)(cos/tantan1sec120P1P2P3PnPijjinPPPPPPPPPPP1212121100, 0 a b2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（6/96/9）01niinPP0tan)(tan)(cos/tantan1sec12iiiiiiiiisiiisHWHWlcFFiiisiiiiiiiisHWFHWbcFtan)(/tantan1sectan)(2iiiiiiiiisHWmHWbcFsin)(1tan)(siiiiFm

32、tansincos上式與畢肖普計算公式很相似，但分母有差別。上式與畢肖普計算公式很相似，但分母有差別。畢肖普公畢肖普公式式是根據(jù)滑動面為圓弧面，滑動土體滿足力矩平衡條件推是根據(jù)滑動面為圓弧面，滑動土體滿足力矩平衡條件推導(dǎo)出的。導(dǎo)出的。簡布法則簡布法則是利用力的是利用力的多邊形閉合條件多邊形閉合條件和和極限平衡極限平衡條件條件，最后由條間水平向推力代數(shù)和為零的條件推出的。，最后由條間水平向推力代數(shù)和為零的條件推出的。 c2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（7/97/9）根據(jù)單個條塊的力矩平衡關(guān)系，推導(dǎo)條塊間根據(jù)單個條塊的力矩平衡關(guān)系，推導(dǎo)條塊間切向力增量切向力增量 0oiM0tan

33、21tan21)(2)(2iiiiiiiiiiiiiiiXhPXhhPPXHHXHiXiO1iP1iHiPiH1ihihihiNiTiWi略去高階微分微分項整理后得略去高階微分微分項整理后得iiiiiiiiiiiiiiiiHHHXhPXhPHhPhPXH10 d e c d e b a依據(jù)依據(jù)，通過迭代法求解，通過迭代法求解2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（8/98/9）0iH令1sFc）式求解依據(jù)（iPa）式求解依據(jù)（iPb）式求解依據(jù)（iHd）式求解依據(jù)（iHe）式求解依據(jù)（2sFc）式求解依據(jù)（12ssFF否End是求解步驟求解步驟JanbuJanbu法通常用來法通常用來

34、校核一些形狀比校核一些形狀比較特殊的滑裂面，較特殊的滑裂面，一般不必假定很一般不必假定很多滑裂面來計算，多滑裂面來計算，上述的迭代計算上述的迭代計算雖比較復(fù)雜和煩雖比較復(fù)雜和煩瑣，根據(jù)經(jīng)驗，瑣，根據(jù)經(jīng)驗，一般一般3 34 4輪迭代輪迭代計算即可滿足要計算即可滿足要求。求。2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（9/99/9） 上述分析方法計算的穩(wěn)定安全系數(shù)上述分析方法計算的穩(wěn)定安全系數(shù)FsFs并不一定代表邊坡并不一定代表邊坡的真正穩(wěn)定性，的真正穩(wěn)定性，因為因為滑動面是任意假定的。滑動面是任意假定的。 真正代表邊坡穩(wěn)定程度的真正代表邊坡穩(wěn)定程度的應(yīng)該是穩(wěn)定安全系數(shù)中的最應(yīng)該是穩(wěn)定安全系

35、數(shù)中的最小值。小值。 最危險滑動面最危險滑動面: :相應(yīng)于最小穩(wěn)定安全系數(shù)的滑動面。相應(yīng)于最小穩(wěn)定安全系數(shù)的滑動面。 以下是工程中常用的確定土坡最危險滑動面的以下是工程中常用的確定土坡最危險滑動面的費倫紐費倫紐斯斯(W.Fellenius)(W.Fellenius)經(jīng)驗方法經(jīng)驗方法: : 九九 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂面的確定方法（1/51/5）B1OARH2各 種 坡 角 的 1和 2值坡 角 坡 度1 :m126 0 1 :0 .5 82 9 4 0 4 5 1 :1 .02 8 3 7 3 3 4 1 1 :1 .52 6 3 5 2 6 3 4 1 :2 .02 5 3 5 1

36、 8 2 6 1 :3 .02 6 3 5 1 4 0 2 1 :4 .02 5 3 6 1 1 1 9 1 :5 .02 5 3 9 費倫紐斯認(rèn)為，對于費倫紐斯認(rèn)為，對于均勻粘性土均勻粘性土坡坡，其最危險的滑動面一般通過，其最危險的滑動面一般通過坡趾坡趾。在。在=0=0時的邊坡穩(wěn)定分析時的邊坡穩(wěn)定分析中，最危險滑弧圓心的位置可以中，最危險滑弧圓心的位置可以由右圖中由右圖中1 1和和2 2夾角的交點確夾角的交點確定。定。1 1、2 2的值與坡角的值與坡角大小大小的關(guān)系，可由下表查用。的關(guān)系，可由下表查用。2.9 2.9 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂面的確定方法（2/52/5） 對于對于0

37、0的土坡，的土坡，最危險滑動最危險滑動面的圓心位置面的圓心位置如下圖所示：如下圖所示：1 1、按下圖中所示的方法確定、按下圖中所示的方法確定DEDE線線, ,自自E E點點向向DEDE延線上取圓心延線上取圓心O O、O O，通過坡趾，通過坡趾A A分別作圓弧，分別作圓弧，ACAC1 1、ACAC2 2，并求出相應(yīng)，并求出相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)F Fs s1 1、F Fs s2 2; ;2 2、用適當(dāng)?shù)谋壤邩?biāo)在相應(yīng)的圓心點上，、用適當(dāng)?shù)谋壤邩?biāo)在相應(yīng)的圓心點上，并且連接成安全系數(shù)并且連接成安全系數(shù)F Fs s隨圓心位置的變隨圓心位置的變化曲線。曲線的最低點即為圓心在化曲線。曲

38、線的最低點即為圓心在DEDE線線上時安全系數(shù)的最小值。上時安全系數(shù)的最小值。3 3、但是真正的最危險滑弧圓心并不一定、但是真正的最危險滑弧圓心并不一定在在DEDE線上。通過這個最低點，引線上。通過這個最低點，引DEDE的垂的垂直線直線FGFG。在。在FGFG線上，在線上，在DEDE延線的最小值延線的最小值前后再定幾個圓心，前后再定幾個圓心，用類似步驟確，用類似步驟確定定FGFG線上對應(yīng)于最小安全系數(shù)的圓心，線上對應(yīng)于最小安全系數(shù)的圓心，這個圓心才被認(rèn)為是這個圓心才被認(rèn)為是通過坡趾滑出時的通過坡趾滑出時的最危險滑動圓弧的中心。最危險滑動圓弧的中心。2.9 2.9 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂

39、面的確定方法（3/53/5） 當(dāng)當(dāng)?shù)鼗翆有再|(zhì)比填土軟弱地基土層性質(zhì)比填土軟弱，或者，或者邊坡不是單一的土坡邊坡不是單一的土坡，或，或者者坡體填土種類不同、強度互異坡體填土種類不同、強度互異時，最危險的滑動面就時，最危險的滑動面就不一不一定從坡趾定從坡趾滑出。這時尋找最危險滑動面位置就更為繁瑣；滑出。這時尋找最危險滑動面位置就更為繁瑣； 對于對于非均質(zhì)的、邊界條件非均質(zhì)的、邊界條件較為復(fù)雜的土坡，用上述方法尋找較為復(fù)雜的土坡，用上述方法尋找最危險滑動面的位置將是十分困難的；最危險滑動面的位置將是十分困難的； 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和普及，目前可以采用隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和普及，目前可以采用最優(yōu)化

40、方法，最優(yōu)化方法，通過隨機搜索，尋找最危險的滑動面的位置通過隨機搜索，尋找最危險的滑動面的位置。2.9 2.9 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂面的確定方法（4/54/5）幾種分析計算方法的總結(jié)幾種分析計算方法的總結(jié)2.9 2.9 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂面的確定方法（5/55/5） 前述土坡穩(wěn)定性計算均需進行大量試算，工作量很大，為前述土坡穩(wěn)定性計算均需進行大量試算，工作量很大，為減少工作量很多學(xué)者建議用減少工作量很多學(xué)者建議用簡化圖表法簡化圖表法代替。代替。 洛巴索夫洛巴索夫和和泰勒泰勒根據(jù)圓弧等法原理對坡頂水平的簡單均質(zhì)根據(jù)圓弧等法原理對坡頂水平的簡單均質(zhì)土坡，通過大量計算繪成評

41、價土坡穩(wěn)定的簡單實用圖表。土坡，通過大量計算繪成評價土坡穩(wěn)定的簡單實用圖表。 由于制圖表時作了些簡化，故精度有所降低，但作為初步由于制圖表時作了些簡化，故精度有所降低，但作為初步評價，仍不失為一種可取的方法。評價，仍不失為一種可取的方法。十十 土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介(1/4)(1/4)一、洛巴索夫圖表法一、洛巴索夫圖表法 如右圖所示如右圖所示: :以坡角以坡角 為橫坐標(biāo)，以穩(wěn)定因為橫坐標(biāo)，以穩(wěn)定因數(shù)數(shù) 為縱坐標(biāo)，繪制為縱坐標(biāo)，繪制成成 關(guān)系曲線，關(guān)系曲線，據(jù)此可以求土坡極限據(jù)此可以求土坡極限坡角和坡高。坡角和坡高。 其中其中: : 分別為土的粘聚力、容分別為土的粘

42、聚力、容重和土坡高重和土坡高) )sNHcNsHc，sN2.10 2.10 土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介(2/4)(2/4) 注注: :圖表是圖表是 的極限平衡的極限平衡條件下制成的。條件下制成的。 用法用法: : 要得到一定穩(wěn)定系數(shù)要得到一定穩(wěn)定系數(shù) 條件條件下穩(wěn)定坡高或坡角，只需將下穩(wěn)定坡高或坡角，只需將已知已知 值分別除以值分別除以 作為作為計算值，代人計算值，代人 計算，計算，求得求得 值，再查圖得坡值，再查圖得坡角角 ，也就是已知，也就是已知( (選定選定) )坡坡高為高為H H時的穩(wěn)定坡角。用時的穩(wěn)定坡角。用 計計算值由已知算值由已知 ( (選定選定) )查

43、查圖得圖得 值，再以式值，再以式 計算求得計算求得H H，則該，則該H H即為已知即為已知坡角坡角 的穩(wěn)定坡高。的穩(wěn)定坡高。1sF，csFsFHcNssN, csNsNcH2.10 2.10 土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介(3/4)(3/4)二、泰勒圖解法二、泰勒圖解法(略略) 2.10 2.10 土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介(4/4)(4/4)十一十一 關(guān)于巖石邊坡的分析關(guān)于巖石邊坡的分析（一）（一）建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范關(guān)于巖石邊坡的基本規(guī)定關(guān)于巖石邊坡的基本規(guī)定邊坡邊坡: : 巖質(zhì)邊坡與土質(zhì)邊坡。巖質(zhì)邊坡的破壞形式按下表劃分

44、：巖質(zhì)邊坡與土質(zhì)邊坡。巖質(zhì)邊坡的破壞形式按下表劃分：確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型應(yīng)考慮主要結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系、結(jié)構(gòu)確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型應(yīng)考慮主要結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系、結(jié)構(gòu)面傾角大小和巖體完整程度等因素面傾角大小和巖體完整程度等因素。確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型時，。確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型時，由堅硬程度不同的巖石互層組成且每層厚度小于由堅硬程度不同的巖石互層組成且每層厚度小于5m5m的巖質(zhì)邊坡宜的巖質(zhì)邊坡宜視為由相對軟弱巖石組成的邊坡。當(dāng)邊坡巖體由兩層以上單層厚視為由相對軟弱巖石組成的邊坡。當(dāng)邊坡巖體由兩層以上單層厚度大于度大于5m5m的巖體組合時，可分段確定邊坡類型。的巖體組合時，可分段確定邊坡類型。（二

45、二）邊坡邊坡破壞的基本類型破壞的基本類型 主要受巖體的工程地質(zhì)條件特別是巖體結(jié)構(gòu)面的控制。常主要受巖體的工程地質(zhì)條件特別是巖體結(jié)構(gòu)面的控制。常見的破壞形式主要有以下四種：見的破壞形式主要有以下四種： 1、圓弧形破壞、圓弧形破壞 在表土、廢石堆或破碎或散體結(jié)構(gòu)巖體中最常見。在表土、廢石堆或破碎或散體結(jié)構(gòu)巖體中最常見。 2、平面破壞、平面破壞 當(dāng)結(jié)構(gòu)面走向與坡面走向平行或近于平行，結(jié)構(gòu)面傾向與當(dāng)結(jié)構(gòu)面走向與坡面走向平行或近于平行，結(jié)構(gòu)面傾向與平面傾向一致時，如果結(jié)構(gòu)面跡線在平面出露，則可能產(chǎn)生這平面傾向一致時，如果結(jié)構(gòu)面跡線在平面出露，則可能產(chǎn)生這種破壞。種破壞。 3、楔體破壞、楔體破壞 在塊狀結(jié)

46、構(gòu)巖體中，當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面與坡面斜交，切割成楔在塊狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面與坡面斜交，切割成楔形結(jié)構(gòu)體，并且兩結(jié)構(gòu)面交線出露于邊坡坡面時楔形結(jié)構(gòu)體則形結(jié)構(gòu)體，并且兩結(jié)構(gòu)面交線出露于邊坡坡面時楔形結(jié)構(gòu)體則可能沿結(jié)構(gòu)面組合交線滑移。可能沿結(jié)構(gòu)面組合交線滑移。 4、傾倒破壞、傾倒破壞 在層狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)結(jié)構(gòu)面平行于坡面走向，傾向與邊在層狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)結(jié)構(gòu)面平行于坡面走向，傾向與邊坡傾向相反，傾角較陡，且受垂直于坡面的結(jié)構(gòu)面切割，則可坡傾向相反，傾角較陡，且受垂直于坡面的結(jié)構(gòu)面切割，則可能發(fā)生傾倒破壞。能發(fā)生傾倒破壞。 （三三）邊坡邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制巖體結(jié)構(gòu)圖的編制1、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基本內(nèi)容、邊

47、坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基本內(nèi)容 （1）擬建邊坡外形輪廓線平面圖，即臺階、平面線和境界線。）擬建邊坡外形輪廓線平面圖，即臺階、平面線和境界線。 （2）邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型分界線。）邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型分界線。 （3）邊坡巖體結(jié)構(gòu)面及坡面的赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實體比例）邊坡巖體結(jié)構(gòu)面及坡面的赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實體比例投影。投影。 （4）邊坡潛在穩(wěn)定性評價）邊坡潛在穩(wěn)定性評價-基于赤平投影或塊體理論等基于赤平投影或塊體理論等。2、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)資料、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)資料 （1）工程地質(zhì)平面圖。）工程地質(zhì)平面圖。 兩個內(nèi)容：工程地質(zhì)巖組劃分；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面分級。兩個內(nèi)容：工程地質(zhì)巖組劃分；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面分

48、級。 （2）邊坡工程布置平面圖。）邊坡工程布置平面圖。 （3）巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)。）巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)。 結(jié)構(gòu)面的抗剪強度特征是邊坡工程穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。結(jié)構(gòu)面的抗剪強度特征是邊坡工程穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。 3、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的方法、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的方法 （1）繪坡底線）繪坡底線 根據(jù)設(shè)計提供的邊坡底邊線的坐標(biāo)位置和坡底線標(biāo)高和邊根據(jù)設(shè)計提供的邊坡底邊線的坐標(biāo)位置和坡底線標(biāo)高和邊坡走向方位，在工程地質(zhì)圖上繪出坡底線。坡走向方位，在工程地質(zhì)圖上繪出坡底線。 （2）繪開挖線）繪開挖線 （3）統(tǒng)計在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線）統(tǒng)計在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線 統(tǒng)計在邊坡面

49、上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線，記錄結(jié)構(gòu)面，統(tǒng)計在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線，記錄結(jié)構(gòu)面，對結(jié)構(gòu)面分級，確定其力學(xué)屬性（壓性、張性或扭性等）對結(jié)構(gòu)面分級，確定其力學(xué)屬性（壓性、張性或扭性等） （4）繪赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實體比例投影圖。）繪赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實體比例投影圖。4、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的應(yīng)用、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的應(yīng)用 編制好邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖以后，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖考慮是否有必要編制好邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖以后，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖考慮是否有必要進一步修改邊坡工程設(shè)計。進一步修改邊坡工程設(shè)計。 5、危險結(jié)構(gòu)面的檢驗、危險結(jié)構(gòu)面的檢驗十一（十一（a）巖石邊坡）巖石邊坡平面平面破壞分析破壞分析（一）（一）平面平面破壞

50、的條件破壞的條件 1、邊坡上有一組接近與邊坡走向平行、邊坡上有一組接近與邊坡走向平行(在在200范圍內(nèi)范圍內(nèi))的結(jié)構(gòu)面；的結(jié)構(gòu)面； 2、這組結(jié)構(gòu)面必須在坡面上出露，也就是說它的傾角小于坡面傾角，即、這組結(jié)構(gòu)面必須在坡面上出露，也就是說它的傾角小于坡面傾角，即fp； 3、結(jié)構(gòu)面的傾角大于其摩擦角，即、結(jié)構(gòu)面的傾角大于其摩擦角，即P0 ； 4、在邊坡上還必須存在一組與邊坡接近正交的結(jié)構(gòu)面（解離面、在邊坡上還必須存在一組與邊坡接近正交的結(jié)構(gòu)面（解離面/切割面），切割面），而且這組結(jié)構(gòu)面對結(jié)構(gòu)體的抗滑力很小。而且這組結(jié)構(gòu)面對結(jié)構(gòu)體的抗滑力很小。（二二）平面平面破壞的力學(xué)模型破壞的力學(xué)模型 1、坡頂上有

51、張裂縫、坡頂上有張裂縫 2、坡面上有張裂縫、坡面上有張裂縫 3、假設(shè)條件、假設(shè)條件 （1）滑動面及張裂縫平行于邊坡走向）滑動面及張裂縫平行于邊坡走向 （2）張裂縫是直立的，其中充有深度為）張裂縫是直立的，其中充有深度為Zw的水；的水； （3）水沿張裂縫頂部進入滑動面并沿滑動面滲透，在大氣壓力下）水沿張裂縫頂部進入滑動面并沿滑動面滲透，在大氣壓力下沿滑動面出露處流出。沿滑動面出露處流出。 （4）結(jié)構(gòu)體重力為）結(jié)構(gòu)體重力為W，滑動面上水壓所產(chǎn)生的上舉力為，滑動面上水壓所產(chǎn)生的上舉力為U，張裂，張裂縫中水壓所產(chǎn)生的推力為縫中水壓所產(chǎn)生的推力為V，三條力線都通過結(jié)構(gòu)體重心，即假，三條力線都通過結(jié)構(gòu)體重

52、心，即假定只有滑動而無轉(zhuǎn)動。定只有滑動而無轉(zhuǎn)動。 （5）考慮單位長度巖片，并假定有橫向節(jié)理存在，在結(jié)構(gòu)體側(cè)面）考慮單位長度巖片，并假定有橫向節(jié)理存在，在結(jié)構(gòu)體側(cè)面沒有對滑動的阻力。沒有對滑動的阻力。 （6）滑動面上抗剪強度為：）滑動面上抗剪強度為：=c0+tg0 （三三）邊坡邊坡安全系數(shù)的計算安全系數(shù)的計算 設(shè)安全系數(shù)為設(shè)安全系數(shù)為F: 式中：式中：A為滑動面面積；為滑動面面積；U為水對結(jié)構(gòu)體的上舉力；為水對結(jié)構(gòu)體的上舉力；V為水壓產(chǎn)為水壓產(chǎn)生的橫推力；生的橫推力；W為結(jié)構(gòu)體自重；為結(jié)構(gòu)體自重；w為水的重度。為水的重度。 ppppVWVUWAcF cossintg)sincos(00 總下滑力

53、總下滑力總抗滑力總抗滑力pZHA sin/ )( pwwZHZU sin/ )(21 221wwZV 討論：討論： 1、張裂縫在坡頂面時：、張裂縫在坡頂面時： 2、張裂縫在坡面時：、張裂縫在坡面時： 為巖石濕重度。為巖石濕重度。 fpHZHW ctgctg)/(12122 )1tg(ctg)/1(2122 fppctgHZHW 十一（十一（b）楔楔體破壞體破壞分析分析楔體破壞分析可分為楔體破壞分析可分為 三種情況來討論：三種情況來討論：1、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力（安全系數(shù)大于（安全系數(shù)大于2，不會發(fā)生楔體破壞，不會發(fā)生楔體破壞， 反之反之則需作進一步分析）；則需作進一步分析）；

54、 2、同時考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、同時考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水壓力；粘結(jié)力和水壓力； 3、赤平投影分析方法。、赤平投影分析方法。 （一一）只只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力 設(shè)設(shè)兩個結(jié)構(gòu)面的抗滑反力分別為兩個結(jié)構(gòu)面的抗滑反力分別為RA和和RB ，楔體重力為，楔體重力為W，則安全，則安全系數(shù)系數(shù)F: i 為交線的傾角；為交線的傾角；0為結(jié)構(gòu)面摩擦角，為結(jié)構(gòu)面摩擦角，為兩結(jié)構(gòu)面夾角；為兩結(jié)構(gòu)面夾角；為楔體歪斜角。為楔體歪斜角。 考慮結(jié)構(gòu)體的平衡條件，考慮結(jié)構(gòu)體的平衡條件， 水平方向：水平方向： 垂直方向：垂直方向： 解解得：得：iBAWRRF sintg)(0 總下滑力總下滑力總抗滑力總抗滑力)2

55、sin()2sin( BARRiBAWRR cos)2cos()2cos( 2sinsincos iBAWRR 則則安全系數(shù)為安全系數(shù)為 可寫成：可寫成： 式中：式中：Fw只考慮了摩擦力的楔體安全系數(shù)；只考慮了摩擦力的楔體安全系數(shù)； Fp平面破壞的安全系數(shù)；平面破壞的安全系數(shù)； K楔體系數(shù)；楔體系數(shù)； iiBAwWRRF tgtg2sinsinsintg)(00 pwFKF （二二）同時同時考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水壓壓力的力的楔體破壞分析楔體破壞分析 通過分析，得安全系數(shù)為通過分析，得安全系數(shù)為 式中：式中：c0A，c0B結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的粘結(jié)力；的粘結(jié)力；

56、 0A，0B結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的摩擦角；的摩擦角； ，w巖石和水的重度；巖石和水的重度； H楔體高度；楔體高度； X、Y、A和和B取決于楔體幾何形狀的系數(shù)：取決于楔體幾何形狀的系數(shù)： BwAwBAYBXAYcXcHF0000tg)2(tg)2()(3naX24524cossinsin nbY13513cossinsin nbnanbnabaA 25sinsincoscoscosnbnanbnaabB 25sinsincoscoscos式中：式中：a，b 結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的傾角；的傾角； 5 兩結(jié)構(gòu)面交線的傾角；兩結(jié)構(gòu)面交線的傾角； ij為交線為交線i 和和j的夾角；的夾角； 2na，1n

57、b分別為交線分別為交線1，2與與結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A，B的法線之夾角的法線之夾角 na.nb兩結(jié)構(gòu)面之夾角。兩結(jié)構(gòu)面之夾角。關(guān)于巖石邊坡的一些結(jié)關(guān)于巖石邊坡的一些結(jié) 論論 目前對復(fù)雜節(jié)理巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析尚沒有好的辦法目前對復(fù)雜節(jié)理巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析尚沒有好的辦法, ,傳統(tǒng)傳統(tǒng)的極限平衡方法無法得到巖質(zhì)邊坡的滑動面及其穩(wěn)定安全系的極限平衡方法無法得到巖質(zhì)邊坡的滑動面及其穩(wěn)定安全系數(shù)，而各種數(shù)值分析方法只能算出應(yīng)力、位移、塑性區(qū)等數(shù)，而各種數(shù)值分析方法只能算出應(yīng)力、位移、塑性區(qū)等, ,無法判斷邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)以及相應(yīng)的滑移面無法判斷邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)以及相應(yīng)的滑移面. .利用非線利用非線性有限元強度

58、折減系數(shù)法可以由程序自動求得邊坡的危險滑性有限元強度折減系數(shù)法可以由程序自動求得邊坡的危險滑動面以及相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)，通過算例分析表明了此法的動面以及相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)，通過算例分析表明了此法的可行性，為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析開辟了新的途徑。可行性，為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析開辟了新的途徑。 算例表明采用徐干成、鄭穎人（算例表明采用徐干成、鄭穎人（19901990）提出的莫爾）提出的莫爾- -庫侖等庫侖等面積圓屈服準(zhǔn)則求得的穩(wěn)定安全系數(shù)與簡化面積圓屈服準(zhǔn)則求得的穩(wěn)定安全系數(shù)與簡化BishopBishop法的誤差法的誤差為為4-8%4-8%，與，與SpencerSpencer法的誤差為法的誤差為0.5-4%

59、0.5-4%，證實了其實用于土，證實了其實用于土坡工程的可行性坡工程的可行性. . 該方法可以對貫通和非貫通的節(jié)理巖質(zhì)邊坡進行穩(wěn)定分析，該方法可以對貫通和非貫通的節(jié)理巖質(zhì)邊坡進行穩(wěn)定分析，同時可以考慮地下水、施工過程對邊坡穩(wěn)定性的影響，可以同時可以考慮地下水、施工過程對邊坡穩(wěn)定性的影響，可以考慮各種支擋結(jié)構(gòu)與巖土材料的共同作用。考慮各種支擋結(jié)構(gòu)與巖土材料的共同作用。 如果使有限元計算保持足夠的計算精度，那么有限如果使有限元計算保持足夠的計算精度，那么有限元法較傳統(tǒng)的方法具有如下優(yōu)點：元法較傳統(tǒng)的方法具有如下優(yōu)點： ( (a)a)能夠?qū)哂袕?fù)雜地貌、地質(zhì)的邊坡進行計算能夠?qū)哂袕?fù)雜地貌、地質(zhì)的邊

60、坡進行計算; ; (b)(b)考慮了土體的非線性彈塑性本構(gòu)關(guān)系，以及變形對應(yīng)力的影考慮了土體的非線性彈塑性本構(gòu)關(guān)系，以及變形對應(yīng)力的影響；響；(c)(c)能夠模擬土坡的失穩(wěn)過程及其滑移面形狀。由圖可見滑移面能夠模擬土坡的失穩(wěn)過程及其滑移面形狀。由圖可見滑移面大致在水平位移突變的地方，也是在塑性區(qū)塑性發(fā)展最充分大致在水平位移突變的地方，也是在塑性區(qū)塑性發(fā)展最充分的地方，呈條帶狀；的地方，呈條帶狀；(d)(d)能夠模擬土體與支護的共同作用，圖能夠模擬土體與支護的共同作用，圖7 7為無錨桿（錨桿單為無錨桿（錨桿單元被殺死）時邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為元被殺死）時邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.11.1，圖，圖8 8為